緯育 2026-0417.2

Linux 殼層 I/O、重導向與基礎 Shell Script 入門

本次課程聚焦 Unix/Linux 殼層中的輸入輸出資料流與重導向（redirection）、錯誤輸出處理、常見轉向目的地、tee 的雙重導向實務，以及基礎 shell script的入門觀念與腳本閱讀。

內容涵蓋單引號/雙引號/反引號差異、echo 指令與 -n/-e 與跳脫序列的效果、IFS 在切詞與引號保護中的角色、連續指令與條件指令（&&、||）的短路行為、標準輸入/輸出/錯誤輸出（0/1/2）與輸出/輸入轉向（>、>>、<、<<）、錯誤輸出的分流與合併（2>、2>>、&>、&>>、> file 2>&1）、Here-document、多目標轉向（檔案、/dev/null、印表機、終端機），以及以 tee 配合管線在終端顯示同時寫檔的雙重導向。另以 find 結合時間條件與一般使用者權限的綜合練習示範如何同時管理 stdout 與 stderr；補充傳統 mail 指令的歷史與當代限制。課程亦帶領閱讀系統內的服務腳本（如 /etc/init.d 與與 SSH 相關腳本），強調先看懂結構與流程，再逐步補齊每個參數與設計的「為什麼」。

引號、echo 與 IFS

• 引號差異
  • 單引號：內容完全字面化，不做變數與命令替換。
  • 雙引號：允許變數展開、命令替換與少數跳脫（如 ", $, \、

等），其他文字維持字面性。

• 反引號（...）：舊式命令替換，等價 $(...) 但可讀性較差；建議優先使用 $(...)。
• echo 行為
  • 預設結尾換行；-n 取消換行；-e 啟用跳脫序列（

、\t、\a、\c 等）。

• \a 需硬體/環境支援才會有嗶聲；\c 可終止輸出後續內容。
• IFS 與切詞
  • 預設以空白/換行/Tab 切詞；未加引號時易導致字串被過度切割。
  • 以單/雙引號保護空白與特殊符號可避免誤解讀；更動 IFS 有風險，僅於必要時使用。

標準資料流與轉向（Redirection）

• 三大資料流
  • stdin(0)、stdout(1)、stderr(2)；終端下可同時看到 stdout 與 stderr。
• 輸出轉向

 覆寫、>> 追加；可顯式指定 1>。

• 輸入轉向
  • < 由檔案餵入 stdin；<< Here-document 以旗標結束多行輸入，旗標需精確匹配。
• 錯誤輸出轉向與合併
  • 2> 覆寫錯誤輸出、2>> 追加錯誤輸出。
  • 全部合併導向：&> file、&>> file，或以 > file 2>&1 達成；避免混淆與錯誤的非標準組合。
• 管線與 tee
  • 指令 | tee 檔名：同時顯示於終端並寫入檔案；tee -a 追加。
  • 適合即時監看且留存紀錄；若僅用 > 或 >>，終端可能看不到輸出。

轉向目的地與裝置

• 檔案：保存 stdout/stderr 供後續處理或稽核。
• /dev/null：丟棄不需要的輸出（例如 2> /dev/null 隱去錯誤訊息）。
• 印表機：傳統 /dev/lp0，現行多為 /dev/usb/lp0；可將文字直接轉向列印（受驅動/系統列印管理影響）。
• 終端機/主控台：/dev/ttyX；可將輸出送至指定終端，可能干擾對方畫面。

郵件寄送指令（歷史與限制）

• 傳統 mail -s "主旨" 收件者，郵件本文以 < 檔案或 Here-document 提供。
• 現況多未預裝 MTA，寄件者設定不當易被視為垃圾郵件；多由 Gmail 等取代。未安裝時會提示安裝，配置需設定寄件者資訊。

Shell script 入門與結構閱讀

• 入門與練習
  • 以 hello 範例起步，再加上互動讀取姓名與時間；逐步引入中斷條件與狀態回報（$?）的概念，強調每步都回應狀態以利監控與除錯。
  • 使用條件與邏輯運算子將多行判斷濃縮為單行以快速達成條件效果。
• 連續與條件指令
  • && 與 || 的短路行為：前者前一成功才執行後一；後者前一失敗才執行後一。
• 腳本位置與結構
  • 常見於 /etc、/etc/init.d、/etc/rc.* 等；服務啟動腳本為可執行文字檔，shebang（#!/bin/sh）宣告直譯器。
  • 常見元素：set（如 -e/-u 等錯誤處理策略）、test、if/else、case、函數、群組執行 ( )、管線與 grep、變數賦值、U-MASK 022 等。
  • 以 sshd 為例，可透過執行輸出搭配 grep 關鍵字來判斷是否 OpenSSH，採用簡單可讀的檢測方式而非複雜程式。
• 學習策略
  • 先看懂結構與流程，再逐步補充每個參數與設計理由；能讀懂與辨識模式（控制流、函數、變數、權限遮罩）是關鍵。

綜合練習與案例

• find 與時間條件（一般使用者）
  • 在 /etc 或 /var/log 搜尋最近 N 分鐘內被存取的項目；同時分流 stdout 與 stderr（例如 stdout 至 find.out、錯誤至 find.err）。
  • 權限不足多屬預期錯誤；執行時終端可能無即時輸出，完成後再檢視結果檔。
• tee 的雙重導向
  • 對會產生多行輸出的指令（如 ls -l）配合 tee 寫檔並顯示；需要追加則 tee -a。
• 輸出管理與日誌
  • 比較 >、>>、2>、2>>、&>、&>> 與 tee 的差異；根據需求選擇單純寫檔、追加、合併或同時顯示與保存。

Shell條件判斷基礎（if/elif/else與test）

• if語法結構與顏色分組概念
  • 講義以顏色標示：藍色為必備（if條件＋對應分支），紫色為elif（可多組），紅色為else（至多一組、可省略）。強調「藍色一定要」，紫色與紅色為選配。
  • 標準語法示意：if [ 表達式 ]; then … elif [ 表達式 ]; then … else … fi。不同程式員縮排或括號風格不一；單行需以分號分隔，換行可省略分號。
• test/[] 返回值邏輯
  • 布林結果僅兩種：0（真）與非0（假）。講師口語以「0與非0」對應分支：為真進入then（偶稱「LEN/Land」），為假進入else。
  • 使用test（或[ … ]）對數值、字串、檔案性質判斷；示範以-e/-d/-f等檔案測試參數檢查存在與型態（後文範例補充）。
• 命令區塊與風格
  • then/elif/else區塊可含多行命令；可選單行（以分號分隔）或換行排列。示例引用「SS群」作者寫法：then連在同一行時需多一個分號；願意折行則可不加分號。

檔案/目錄存在性檢查（範例：CheckSet）

• 需求與行為
  • 讀取使用者輸入路徑，判斷檔案或目錄是否存在；存在則顯示「存在」，否則顯示「不存在」。示例提及/ETC（口誤示例ETC）；若輸入EDC/EDC底下的東西不存在則回應「不存在」。
• 實作重點
  • 使用read讀入變數（VAR/LAN等名稱示例，重點在存放輸入路徑）。
  • if test -e "$VAR" 判斷存在性；結果0（存在）走then，非0（不存在）走else；echo輸出對應訊息。
  • 目錄與檔案皆屬「檔案」：-e通用；需區分型態時用-d（目錄）或-f（一般檔案）。講師強調「目錄也是檔案」，如需嚴格區分請用對應選項。
• 實務提示
  • 初學者可先照範例撰寫，反覆練習建立獨立能力。
  • 測試與顯示時注意引號與路徑正確性。

使用者輸入與防呆（read、Ctrl+C/Ctrl+D）

• read用法
  • read -p "提示" 變數：帶提示字串讀取輸入並存入變數。
  • read -s 可與 -p 搭配：遮蔽輸入（如密碼），螢幕不顯示，功能相同。
• 防呆與中斷處理
  • 使用者可能亂按或用Ctrl+C、Ctrl+D中斷；可考慮關閉或捕捉這些中斷（先前課程提過可停用Ctrl+C/Ctrl+D）以避免不當跳出。
  • 程式需考慮輸入超出預期集合（僅測Y/y時，其他字元會進入else，可能被視為Bug）；建議擴充驗證、提供預設分支與清楚錯誤訊息。

旗標判斷範例：Watermelon與包子邏輯

• 條件敘事與邏輯重點
  • 故事：下班買10個包子；若看到賣西瓜的就買一個西瓜。示例強調「邏輯」設計重要性：語法正確但條件寫錯仍會出現怪異行為（如只買一個包子，或拿了西瓜卻沒包子）。
• 實作細節
  • 變數：WatermelonVendor，存放是否遇到賣西瓜（Y/N）。
  • read -p "…按Y或N" WatermelonVendor：提示輸入Y/y或N。
  • if test "$WatermelonVendor" == "Y" || "$WatermelonVendor" == "y"：檢測大小寫Y。為真則echo「買10個包子與1個西瓜」；否則echo「買10個包子」。
• 擴充考量
  • 僅測Y/y時，其他輸入（如N、88）落入else，可能不完善。建議加入輸入驗證、循環重試或錯誤提示。
  • 可設定退出碼（exit/return值）；後續程式若檢查上一段退出碼非0（例如9）可採不同行為。

多條件數值判斷（範例：BunPrice）

• 需求規則
  • 包子價格決定購買數量：價格≥20不買；15≤價格<20買5個；價格<15買10個。
• 實作與流程
  • 變數：BunPrice（存放使用者輸入價格）。
  • read -p "today bun price, …
  • \r（展示前兆ND轉義差異）" BunPrice：說明未加反斜線時字面中的$ND可能被展開；加反斜線可避免展開，演示輸出差異。
• if test "$BunPrice" -ge 20：echo「不買」；elif test "$BunPrice" -ge 15：echo「買5個」；else：echo「買10個」。示例輸入90、19、1對應三分支。
• 檔案/目錄判斷補充
  • 再強調「目錄也是檔案」，但需分型態則用-d/-f等。

多分支模式匹配（case語法與CheckPass）

• case語法結構與特點
  • 語法：case "$變數" in pattern1) commands ;; pattern2) commands ;; … ) commands ;; esac。
  • pattern的小括號只在右側；每個分支命令結尾以「;;」，最後以「esac」結束。
  • 可添加多個分支（5、10、20皆可）；預設分支用）表示「其他未匹配」。
  • 打字技巧：對保留字（導向字）記憶的幽默口訣（如鍵序C左鍵A左鍵S左鍵E組成「case」），重點在理解而非死背。
• 範例：CheckPass（密碼對應大門）
  • read -p "Enter the password" Pass；需隱藏輸入則用read -sp（或-s -p）。
  • case "$Pass" in
  • '12345') echo "Correct, door number 1 is open" ;;
  • … 其他密碼對應不同門 …
  • ) echo "You cannot enter" ;;
  • esac
  • 示範：輸入456456落入預設分支顯示不可進入；輸入12345匹配第一分支開門。
  • 工程習慣：格式一致便於複製貼上增列分支；單/雙引號皆可用於字串pattern。

使用模式集合判斷工作日/假日

• 以數字集合判定
  • 規則：星期一至星期五為工作日；星期六、星期日為休假。
    • case "$day" in
    • [12345]) echo "work day" ;;
    • [67]) echo "holiday" ;;
    • ) … ;;
    • esac
  • 說明中括號集合含義：「中括號表示其中任一字元」，非整串；例如day為4，匹配[12345]中的單一字元4。
• 可替代寫法
  • 使用|分隔的多pattern（如1|2|3|4|5）；或以if數值比較（day<=5為工作日，否則休假）。
  • 若輸入域限定1–7，可用通配模式進一步精簡。
• 英文輸出示例
  • 口語示範曾說"If the date is Thursday then it's a work day"與"If the date is Sunday then it's a work day."（後者口誤，依規則Sunday應為休假），重點在模式匹配方法而非句子本身。

字元類別分類（大寫/小寫/數字/其他）

• 類別與用途
  • 將輸入字元分類為upper（大寫字母）、lower（小寫字母）、digit（數字）、other（其他符號），以便依類型處理。
• 模式寫法
  • 使用case與字元集合、範圍與否定，例如：
    • [A-Z]) …（大寫）
    • [a-z]) …（小寫）
    • [0-9]) …（數字）
    • *) …（其他）
  • 講師口語示範「兩個中括號、中括號還有個帽號（^）」等進階寫法，用於否定或複合集合；提醒寫法較「怪」但可直接套用範例。
• 實務應用
  • 可用於輸入驗證、密碼強度檢查、命令分流等。

檔案路徑與搜尋

• dirname 指令
  • 功能：從完整路徑中提取目錄路徑。
  • 特性：回傳的字串包含換行符元，可用於動態建立路徑。
• basename 指令
  • 功能：從完整路徑中提取檔名。
  • 優點：與 dirname 搭配使用可避免自行切割路徑字串。
• Shell 腳本實作：檔案搜尋工具 virlider
  • 目標：讓使用者輸入起始目錄和檔名，回傳檔案所在的目錄列表。
  • 流程：

   1. 使用 read -p 接收使用者輸入的目錄及檔名。
   2. 使用 if [ -d "$VARPATH" ] 檢查目錄是否存在。
   3. 使用 find $VARPATH -type f -name $filename 找出所有符合條件的檔案完整路徑。
   4. 透過 for 迴圈遍歷搜尋結果，並對每個結果使用 dirname 指令，僅顯示其目錄名稱。

• find 指令
  • 功能：在指定目錄下尋找檔案。
  • 常用參數：-type f (指定類型為檔案)、-name (指定檔名)。
• 結束狀態碼 $?
  • 功能：儲存上一個指令的結束狀態碼。0 表示成功，非 0 表示錯誤。
  • 應用：可用於腳本間的協同工作，根據狀態碼決定後續操作。

Shell 腳本除錯

• 啟用除錯模式：執行腳本時使用 bash -x scriptname.sh 或 bash -v script_name.sh。也可以在腳本內使用 set -x 啟用。
• -v (verbose) 模式：顯示所有讀取到的腳本層次碼，包含註解，資訊量大。
• -x (xtrace) 模式：只顯示「實際被執行」的程式碼。
  • 顯示格式：在執行的指令前加上 + 號，並顯示變數替換後的實際內容。無 + 號的行是指令的輸出。
  • 優點：能清楚追蹤執行流程、變數值，高效定位錯誤，為講師偏好的模式。

for 迴圈

• for ... in ... 寫法
  • 語法：for [變數] in [列表] do ... done。
  • 流程：依序將列表中的項目（以空白分隔）指派給變數，並執行迴圈內的程式碼。
  • 提升彈性：將易變動的列表內容存放在變數中，或透過 read 讓使用者輸入，實現設定與邏輯分離，提高可維護性。
• C 語言風格寫法
  • 語法：for ((初始值; 條件; 遞增/遞減)) do ... done。
  • 欄位說明：

   1. 初始值：x=1
   2. 條件：x<=100
   3. 遞增/遞減：x++ 或 x=x+1

• • 優點：純粹用數字控制迴圈，適合需要精確控制執行次數的場景。
  • 應用：結合取餘數運算 (%) 和 test 指令，可實現格式化輸出（如每十個數字換行）。

算術與邏輯運算

• expr 指令
  • 用途：將計算結果直接輸出到螢幕。
  • 語法：數字與運算子間需有空格 (expr 4 + 9)。乘號 需跳脫 (\\)。
• let 指令
  • 用途：僅回傳狀態碼，不輸出結果，適合腳本內部運算。
  • 語法：數字與運算子間不可有空格 (let "5-1")。可將結果賦值給變數 (let myvar=12/4)。
• 簡化寫法
  • ((...))：只要將算式放在雙小括號中，Shell 就會執行四則運算，例如 myvar=$((1+2))。
• 邏輯運算回傳值
  • expr 和 let 進行邏輯比較時，輸出 1 代表「真 (true)」，0 代表「假 (false)」。
  • 這與系統狀態碼 $? 的意義（0 代表成功/真，非 0 代表失敗/假）相反，需注意區分。
• 小數運算
  • expr 和 let 均不支援小數。
  • 替代方案：使用 bc 指令，或將數字乘以倍數轉為整數運算。

延遲與條件執行

• sleep 指令：可讓程式暫停執行，支援秒 (s)、分 (m)、小時 (h) 等單位。
• 條件執行：可利用取餘數 (%) 的邏輯，實現「每隔N次執行特定動作」。
  • 範例：if [ $((變數 % 100)) -eq 0 ] 可判斷變數是否為 100 的倍數，並在條件成立時執行發出聲響 (echo -e "\\a") 和暫停 (sleep 3s) 等操作。